《基因工程的应用（精制ppt课件）.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基因工程的应用（精制ppt课件）.ppt（52页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、1.3 基因工程的应用,一、植物基因工程硕果累累,1、在农业中的应用发展迅速,2、主要用于,提高作物的抗逆能力,改良农作物的品质,利用植物生产药物,抗虫,抗病,抗盐碱、干旱,抗除草剂,抗寒,其他抗逆性,转基因大豆、玉米、棉花、油菜已进入大规模商业化应用阶段,1）使用化学农药的弊端：,3）目的基因：,Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等,4）例子：,转基因抗虫水稻、抗虫棉,2）培育转基因植物的方法：,(一)抗虫转基因植物,普通棉,科学家从苏云金芽孢杆菌中提取出Bt毒蛋白基因，并成功的导入棉花细胞内使之合成Bt毒蛋白。,抗虫棉,1.什么是病原微生物？有哪些种类？,引
2、起植物生病的微生物，主要有病毒、真菌和细菌等,2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？,3.在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？,病毒外壳蛋白基因； 病毒的复制酶基因,(二)抗病转基因植物,4.在抗真菌转基因植物中使用什么基因？,几丁质酶基因和抗毒素合成基因,1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产？,盐碱、干旱、低温和涝害等,2.盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？,细胞内的渗透压调节,3.在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？,调节细胞渗透压的基因,(三)抗逆转基因植物,4.转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因 提高了其抗寒能力？目的基因从何而来？,鱼的抗冻蛋白基因,耐寒、耐旱转基
3、因水稻,5.抗除草剂基因有何用途？,喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物,小资料： 人体必不可少，而机体内又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸，称必需氨基酸。另外12种氨基酸是人体细胞能够合成的叫做非必需氨基酸。 必需氨基酸共有种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。 如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响健康。,问题思考：你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？如何用转基因的方法加以改良？试举例说明？,(四)利用转基因改良植物的品质,方法1：将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物； 方法2：改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性。,转基因高赖氨酸
4、玉米,（导入富含赖氨酸的蛋白质编码基因）,转基因延熟番茄的目的基因是什么？,控制番茄果实成熟的基因,含大量维生素的转基因玉米,抗癌抗衰老的紫色西红柿,转基因矮牵牛的目的基因是什么？,与植物花青素代谢有关的基因,导入与植物花青素代谢有关的基因，形成转基因矮牵牛,转基因蓝玫瑰,异想天开,发光树能做路灯吗？,转基因植物与目的基因的关系,Bt毒蛋白基因,杀死棉铃虫,病毒外壳蛋白基因和病毒复制酶基因,抗病毒,鱼的抗冻蛋白基因,提高耐寒能力,调节细胞渗透压的基因,提高农作物抗盐碱和抗干旱的能力,转基因植物与目的基因的关系,抗除草剂基因,抗除草剂,富含赖氨酸的蛋白质编码基因,提高赖氨酸含量,控制番茄果实成熟
5、的基因,延缓成熟、延长储存时间,与植物花青素代谢有关的基因,产生颜色变异，提高观赏价值,二、动物基因工程前景广阔,导入外源生长激素基因,(一)用于提高动物生长速度,如，将肠乳糖酶基因导入奶牛，转基因奶牛分泌的乳汁，乳糖含量降低，营养成分不变。,(二)用于改善畜产品的品质,会发光的转基因鱼，增强了观赏性,(三)用转基因动物生产药物,乳腺生物反应器,药用蛋白基因,受精卵,发育成,分泌,乳汁（含药用蛋白）,乳腺蛋白基因的启动子,结合,显微注射导入,转基因动物,用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？（以血清白蛋白为例）,思考,获取目的基因（血清白蛋白基因）。 将血清白蛋白基因和乳腺蛋
6、白基因的启动子等 调控组件重组，构建基因表达载。 通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵。 检测筛选出成功转化的受精卵,培养成胚胎。 将胚胎植入代孕母哺乳动物,使其生长发育成转基因雌哺乳动物.,乳汁中含有人生长激素的转基因牛,1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。 2）从乳汁中获取目的基因产物，质量好，产量高，易提纯，成本低。 3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可不断繁殖。,为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？,(四)用转基因动物作器官移植的供体,方法：将器官供体基因组导入 以抑制的 的表达或设法除 去 ，再结合克隆
7、技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官.,某种调节因子,抗原决定基因,抗原决定基因,(四)用转基因动物作器官移植的供体,可长人耳的裸鼠,在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接从生物体的哪些结构中提取？,直接从生物的组织、细胞或血液中提取。,传统生产方法的缺点：,由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。,可利用什么方法来解决上述问题？,三、基因工程药物异军突起,利用基因工程方法制造转基因的工程菌，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。,工程菌:用基因工程方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。,基因工程药品包括：细胞因子（即淋巴因子如白细胞介素2、干扰素）、抗体、疫苗、激
8、素等,基因工程干扰素,基因工程乙肝疫苗,胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取45g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格就大大降低了。,胰岛素,通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的酵母菌，每1Kg的培养液可提取204mg干扰素。,干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血液中的白细胞提取，300L血液才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。,干扰素,治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提
9、取生长激素。 现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。,基因工程药品 生长激素,把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，是治疗遗传病的最有效的手段。（把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，从而达到治疗疾病的目的）,四、基因治疗曙光初照,(一)基因治疗概念,将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。,1.对严重复合型免疫缺陷症的治疗,(二)实例,腺苷脱氨酶(ADA)基因,重度免疫缺陷症(SCID),（基因突变）,正常
10、ADA基因,ADA基因整合到病毒核酸上,分离得到淋巴细胞,感染使ADA基因进入淋巴细胞,培养淋巴细胞，ADA基因整合到细胞的染色体上,转基因 淋巴细胞回输到体内骨髓组织里,1.体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。,2.体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）,基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段,(三)基因治疗的类型,1.用正常基因代替缺陷基因，或依靠其表达产物来弥补病变基因带来的缺陷。如血友病、地中海贫血病的治疗。 2.反义基因。用mRN
11、A分子与病变的mRNA分子进行互补，阻断蛋白质的合成。 3.自杀基因。编码可杀死癌变细胞的蛋白酶基因。,(四)用于基因治疗的基因种类,从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。 通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。 基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。,五、基因芯片,基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。,1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来,六、基因工程与生态环境保护,(一)环境监测,基因工程做成的“超级
12、细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。,通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌” ，却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。,(二)环境污染治理,P25 1.根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。,基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。,思考与探究,1.基因治疗是指（ ）A、把健康的外源基因导入有基因缺陷的细
13、胞中，达 到治疗目的B、对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗的目的C、运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常D、运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的,A,2、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白基因的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。“转基因动物”是指（ ） A、提供基因的动物 B、基因组中增加外源基因的动物 C、能产生白蛋白的动物 D、能表达基因信息的动物,B,3.继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是_。（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，原因是_ 。（3）通常采用_ 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_ 中特异表达。,显微注射法,受精卵,受精卵的全能性高,DNA分子杂交,膀胱上皮细胞,同学们再见,课件制作 仙游第一中学 黄美洪,
